Drohnen tanken an Stromleitungen

Drohnen könnten schon bald tagelang in der Luft bleiben, ohne jemals zur Basis zurückkehren zu müssen. Was wie Science-Fiction klingt, könnte bald Realität werden. Forscher der Universität von Süddänemark haben eine bahnbrechende Technologie entwickelt, die es Drohnen ermöglicht, sich autonom an Stromleitungen aufzuladen.

Das Konzept entstand aus der Notwendigkeit, die Flugzeit von Drohnen bei Stromleitungsinspektionen zu verlängern. Das Team verwendete einen Tarot 650 Sport Kohlefaser-Drohnenrahmen und rüstete ihn mit verschiedenen Komponenten aus, darunter eine 7.000-mAh-Lithium-Polymer-Batterie, ein Raspberry Pi 4 B Mikrocomputer und ein Pixhawk V6X Autopilot-Modul.

Der Clou: Die Drohne ist mit einem passiv betätigten Stromleitung-Greifer und einer Kabelführung ausgestattet, die es ihr ermöglicht, sich sicher an Stromleitungen zu befestigen. Sobald die Bordsoftware einen niedrigen Batteriestand erkennt, sucht die Drohne mithilfe ihrer Kamera und eines Millimeterwellen-Radarsystems die nächstgelegene Stromleitung. Sie nähert sich von unten, die Kabelführung leitet die Leitung in den Greifer, der sich ohne Strom darum schließt. Ein induktives Ladegerät auf der Oberseite der Drohne zieht dann Strom aus der Leitung.

Die Vorteile dieser Technologie sind vielfältig:

Deutlich verlängerte Flugzeiten
Vollständig autonomer Betrieb
Verbesserte Kosteneffizienz
Möglichkeit für kontinuierliche Stromleitungsinspektionen
Potenzial für Echtzeitüberwachung von Stromnetzen
Mögliche Anwendungen in anderen Bereichen wie autonomen Lieferdiensten

Die Technologie hinter diesen selbstaufladenden Drohnen ist faszinierend und komplex zugleich. Das Herzstück des Systems bildet ein passiv betätigter Stromleitung-Greifer, der es der Drohne ermöglicht, sich sicher an den Stromleitungen festzuhalten. Dieser Greifer wurde speziell entwickelt, um die empfindlichen Leitungen nicht zu beschädigen und gleichzeitig einen stabilen Halt zu gewährleisten.

Ein weiteres Schlüsselelement ist das ausgeklügelte Navigationssystem der Drohne. Es kombiniert Kameratechnologie mit einem Millimeterwellen-Radarsystem, um Stromleitungen präzise zu lokalisieren und anzusteuern. Diese Kombination ermöglicht es der Drohne, auch unter schwierigen Wetterbedingungen oder bei schlechter Sicht zuverlässig zu operieren.

Interessanterweise nutzt das Ladesystem der Drohne induktive Ladung. Das bedeutet, dass kein direkter elektrischer Kontakt mit der Stromleitung hergestellt werden muss. Stattdessen wird der Strom über ein elektromagnetisches Feld übertragen. Dies erhöht nicht nur die Sicherheit, sondern reduziert auch den Verschleiß an den Komponenten.

In den Feldtests zeigte sich die beeindruckende Leistungsfähigkeit des Systems. Ein Prototyp konnte über zwei Stunden lang operieren und dabei fünf vollständige Zyklen von Inspektion und Aufladen durchführen. Dies ist ein Quantensprung im Vergleich zu herkömmlichen Drohnen, deren Einsatzzeit oft auf 20-30 Minuten begrenzt ist.

Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Technologie gehen weit über die Inspektion von Stromleitungen hinaus. Stellt euch vor, wie autonome Lieferdrohnen tagelang unterwegs sein könnten, ohne zur Basis zurückkehren zu müssen. Oder denkt an Überwachungsdrohnen, die kritische Infrastrukturen rund um die Uhr im Auge behalten können.

Allerdings stehen wir auch vor einigen Herausforderungen. Die Effizienz des Systems hängt stark von der Spannung der Stromleitungen und der Effizienz der induktiven Ladung ab. Zudem müssen Fragen der Luftraumsicherheit und des Datenschutzes sorgfältig adressiert werden.

Trotz dieser Herausforderungen zeigt die Entwicklung dieser Technologie eindrucksvoll, wie innovative Lösungen die Grenzen des Möglichen verschieben können. Sie öffnet die Tür zu einer Zukunft, in der Drohnen eine noch größere Rolle in unserem Alltag und in der Industrie spielen werden.